JP6599832B2 - Machine tool and work plane machining method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば平面加工手段を有する工作機械及びワーク平面加工方法に関する。 The present invention relates to a machine tool having, for example, a plane machining means and a workpiece plane machining method.
近時、マシニングセンタを用いてワークの平面加工を行う場合、ワークの上面から見て、XY寸法のどちらか一辺よりも大きい直径のフライス工具を工作機械の主軸に取り付け、1直線状の1パスで加工することで、平面度の良好な平面加工を行うことが可能である。 Recently, when machining a workpiece using a machining center, a milling tool having a diameter larger than one of the XY dimensions, as viewed from the upper surface of the workpiece, is attached to the spindle of the machine tool in one linear pass. By processing, it is possible to perform planar processing with good flatness.
しかし、加工するワークが大きい場合、フライス工具の直径を大径化せざるを得なく、使用する工作機械も大型化する傾向があり、コストが掛かる問題があった。 However, when the workpiece to be machined is large, the diameter of the milling tool has to be increased, and the machine tool to be used has a tendency to increase in size.
この問題を解決するため、小型の工作機械を用いて小径のフライス工具で平面加工を行う方法がある。但し、加工パスが1直線だけの1パスではワーク上面の面積を網羅することができないため、最低でも2パス以上の加工を行う必要がある。この場合、XY軸を駆動する送り軸に対し、工作機械に取り付けられた主軸が完全に直交するように取り付けられていない限り、加工平面上の2パス以上のパス間で微小な段差が発生してしまう。 In order to solve this problem, there is a method of performing planar processing with a small diameter milling tool using a small machine tool. However, the area of the upper surface of the workpiece cannot be covered with one pass with only one straight line, and therefore, it is necessary to perform at least two passes. In this case, a minute step is generated between two or more passes on the processing plane unless the spindle attached to the machine tool is attached so as to be completely orthogonal to the feed shaft that drives the XY axes. End up.
製造段階で、主軸の取り付けが誤差ゼロでXY軸を駆動する送り軸に対して完全に直交するように取り付けるのは事実上不可能であり、また、限りなくゼロに近い静的精度で主軸が取り付けられていたとしても、熱変位によりXY軸を駆動する送り軸に対して主軸の取り付け角度に傾斜が生じてしまうため、ワークよりも小径のフライス工具による平面加工では、必然的に加工面に段差が発生してしまう。 At the manufacturing stage, it is practically impossible to mount the spindle so that it is completely perpendicular to the feed axis that drives the XY axes with zero error, and the spindle has a static accuracy as close to zero as possible. Even if it is mounted, the mounting angle of the main shaft is inclined with respect to the feed shaft that drives the XY axes due to thermal displacement. A step will occur.
特許文献1によると、加工を開始する前に、加工で用いる回転速度で主軸を回転させ、工具先端位置を求めると共に、主軸の熱変位量を求め、求めた熱変位量に対する先端位置の比である補正係数を求め、加工開始後は、求めた補正係数を用いて、切込み移動手段の制御量を補正しながら加工する方法が開示されている。
According to
しかしながら、特許文献1記載の方法は、主軸の傾斜を考慮した補正ではなく、単にZ軸位置をプログラム指令値に対して補正するものであり、平面加工時の段差を補正することは難しい。
However, the method described in
ここで、小径フライス工具による平面加工時に段差が発生する要因について、図25A〜図26を参照しながら説明する。 Here, the factor which a level | step difference generate | occur | produces at the time of plane processing with a small diameter milling tool is demonstrated, referring FIG. 25A-FIG.
図25Aに示すような構成の工作機械1000の主軸1002にフライス工具1004を把持して、ワーク1006の平面加工を行う場合、図25B及び図25Cに示すように、ワーク1006の短手寸法Lsよりもフライス工具1004の直径Dが小さいと、最低でも2パス以上の加工パス、もしくはフライス工具1004の接触面積が重なり合うような加工パスが必要になる。
When the
図25Aに示すような工作機械1000の理想として、サドル1008を駆動するY軸及びテーブル1010を駆動するX軸に対して、主軸1002が完全に直交する方向に取り付けられている必要があるが、製造段階で、これらの静的精度を誤差ゼロで組み上げるのは非常に難しく、僅かな誤差を持つ工作機械が殆どである。
As an
図25Aに示すように、例えば主軸1002がY軸について傾斜していた場合、ワーク1006に対してX方向に直線でフライス加工を行うと、図26に示すようにワーク1006に段差1012が生じてしまう。図26に示した例は、あくまで一例であって、ワーク1006の短手寸法Lsよりも大きなフライス工具1004であっても、2パス以上の加工パス、もしくはフライス工具1004の接触面積が重なりあうような加工パスの場合、上述と同様に段差が発生してしまう。
As shown in FIG. 25A, for example, when the
図26に示すような段差1012の発生を回避する手段としては、製造段階で主軸1002をY軸の送り動作と直交するように精度よく取り付ける必要があるが、例えば、量産現場で外気温等の影響で、工作機械1000のコラム1014や主軸頭1016に熱変位が生じると、精度良く主軸1002を組付けたとしても、結局は、送り軸動作に対して微量の傾斜が生じるという問題がある。
As a means for avoiding the occurrence of the
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、例えば汎用的な小型工作機械を使用して、大型ワークの平面加工を行う際に、段差の発生をできるだけ抑制することができる工作機械及びワーク平面加工方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such a problem. For example, a machine that can suppress the occurrence of a step as much as possible when performing planar machining of a large workpiece using a general-purpose small machine tool. It is an object of the present invention to provide a machine and a work plane machining method.
[1] 第1の本発明に係る工作機械は、ワークが固定されるワーク設置面を有するテーブルと、前記テーブルに固定された前記ワークを平面加工する工具が取り付けられた主軸と、前記工具とを用いて前記ワークを平面加工する際に、前記ワークの平面に対する前記工具の投影面積が一部重なり合うように加工を行うワーク平面加工制御部とを有する工作機械であって、前記主軸のうち、前記テーブルに対向する位置に設置された少なくとも1つの接触子と、前記接触子を、前記主軸の少なくとも1つの位相で同一点に位置決めした上で、前記接触子の位置を計測する処理を少なくとも2回実施して得られた複数の計測値を記憶する接触子位置記憶部と、前記接触子位置記憶部に記憶された前記複数の前記計測値に基づいて、平面加工のXY平面に対する前記主軸の傾斜角を算出する主軸傾斜角算出部と、前記主軸傾斜角算出部により算出された前記主軸の傾斜角に基づいて、前記XY平面を、X軸周り及びY軸周りのうち、少なくともいずれか一方の軸周りに回転させる座標回転部とを有し、前記ワーク平面加工制御部は、前記座標回転部にて回転された前記XY平面上で、前記ワークの平面を加工することを特徴とする。 [1] A machine tool according to a first aspect of the present invention includes a table having a workpiece installation surface to which a workpiece is fixed, a spindle to which a tool for planarizing the workpiece fixed to the table is attached, and the tool. A machine tool having a workpiece plane machining control unit that performs machining so that a projected area of the tool partially overlaps the plane of the workpiece when the workpiece is planarized using, And at least two processes for measuring the position of the contact after positioning at least one contact disposed at a position facing the table and the contact at the same point in at least one phase of the main shaft. A contactor position storage unit for storing a plurality of measurement values obtained by performing the operation, and a surface processing X based on the plurality of measurement values stored in the contactor position storage unit. Based on the inclination angle of the main axis calculated by the main axis inclination angle calculation section, the main axis inclination angle calculation section that calculates the inclination angle of the main axis with respect to the plane, A coordinate rotation unit that rotates around at least one of the axes, and the workpiece plane machining control unit machining the plane of the workpiece on the XY plane rotated by the coordinate rotation unit. It is characterized by.
これにより、例えば汎用的な小型工作機械を使用して、大型ワークの平面加工を行う際に、段差の発生をできるだけ抑制することができる。 Thereby, for example, when a large-sized workpiece is flattened using a general-purpose small machine tool, generation of a step can be suppressed as much as possible.
[2] 第1の本発明において、前記接触子位置記憶部は、1つの前記接触子を、前記主軸の2以上の異なる位相でそれぞれ同一点に位置決めして得られた複数の計測値を記憶してもよい。 [2] In the first aspect of the present invention, the contactor position storage unit stores a plurality of measurement values obtained by positioning one contactor at the same point at two or more different phases of the main shaft. May be.
これにより、例えば1つの接触子を、主軸の2つの異なる位相でそれぞれ同一点に位置決めした場合は、XY平面の一方向(例えばY方向)と主軸とを直交した位置関係にすることができる。その結果、他方向(例えばX方向)に複数回にわたってフライス加工を行っても、ワークに段差がほとんど生じず、ワークに良好な平坦面を形成することができる。 Thereby, for example, when one contactor is positioned at the same point at two different phases of the main axis, one direction (for example, the Y direction) of the XY plane and the main axis can be in a positional relationship orthogonal to each other. As a result, even when milling is performed a plurality of times in other directions (for example, the X direction), almost no step is generated in the workpiece, and a good flat surface can be formed on the workpiece.
また、1つの接触子を、主軸の3つの異なる位相でそれぞれ同一点に位置決めした場合は、XY平面の一方向(例えばY方向)及び他方向(X方向)と主軸とを直交した位置関係にすることができる。その結果、ワークに段差をほとんど生じさせることなく、ワークに良好な平坦面を形成することができる。 In addition, when one contactor is positioned at the same point in three different phases of the main shaft, the positional relationship in which one direction (for example, Y direction) and the other direction (X direction) of the XY plane and the main shaft are orthogonal to each other can do. As a result, it is possible to form a good flat surface on the workpiece without causing almost any step in the workpiece.
1つの接触子を用いたのは、以下の理由による。すなわち、接触子を複数に設定すると、接触子の位置を計測する処理において、複数の接触子の取り付け誤差の影響を受ける場合がある。そこで、計測対象の接触子を同一のものとすることで、接触子の取り付け誤差に左右されず、精度よくXY平面の一方向と主軸とを直交した位置関係にすることが可能となる。 The reason for using one contactor is as follows. That is, if a plurality of contacts are set, the process of measuring the position of the contacts may be affected by the attachment error of the plurality of contacts. Therefore, by making the contact to be measured the same, it is possible to accurately set one direction of the XY plane and the main axis to be orthogonal to each other without depending on the attachment error of the contact.
[3] 第1の本発明において、前記主軸に複数の前記接触子が設置され、前記接触子位置記憶部は、複数の前記接触子を、それぞれ前記主軸の1つの位相で同一点に位置決めした上で、複数の前記接触子の各位置を計測する処理を実施して得られた複数の計測値を記憶し、前記主軸傾斜角算出部は、前記複数の計測値に基づいて、前記XY平面の少なくとも一方向に関する前記主軸の傾斜角を求めてもよい。 [3] In the first aspect of the present invention, the plurality of contacts are installed on the main shaft, and the contact position storage unit positions the plurality of contacts at the same point with one phase of the main shaft. In the above, a plurality of measurement values obtained by performing a process of measuring each position of the plurality of contacts are stored, and the spindle inclination angle calculation unit is configured to generate the XY plane based on the plurality of measurement values. An inclination angle of the main axis with respect to at least one direction may be obtained.
これにより、XY平面の一方向(例えばY方向)と主軸とを直交した関係にすることができ、ワークに段差をほとんど生じさせることなく、ワークに良好な平坦面を形成することができる。 Thereby, one direction (for example, Y direction) of the XY plane and the principal axis can be orthogonally crossed, and a good flat surface can be formed on the work without causing almost any step in the work.
特に、主軸が第1位相での位置決めと位置計測だけで、主軸の前記一方向に関する傾斜角を求めることができる。これは、XY平面の一方向と主軸とを直交にする工数の削減及び作業時間の短縮化を図ることができる。
In particular, the main shaft is only the position measurement and positioning in the first phase, it is possible to obtain the tilt angle for the one direction of the main shaft. This can shorten the reduction and work time steps to perpendicular and the main axis direction of the XY plane.
[4] 第1の本発明において、前記接触子は、前記工具のうち、前記テーブルに対向する位置に設置されたチップであり、前記接触子位置記憶部は、前記テーブルに固定された刃先位置測定手段を用いて、前記チップの刃先を位置決めした上で、前記刃先の位置を計測する処理を少なくとも2回実施して得られた複数の計測値を記憶してもよい。 [4] In the first aspect of the present invention, the contact is a tip installed at a position facing the table in the tool, and the contact position storage unit is a blade edge position fixed to the table. You may memorize | store the several measured value obtained by implementing the process which measures the position of the said blade edge | tip at least twice, after positioning the blade edge | tip of the said chip | tip using a measurement means.
接触子としてチップを使用することで、特別な専用の測定器具を必要としない。これは、コストの低減につながる。また、実際にワークの加工に使用する工具を使用すればよいため、工具の交差を考慮した位置測定を行うことができる。通常、測定器具を使った場合、工具の交差を考慮して計測値を微調整する必要があるが、その必要がなく、測定作業の簡単化を図ることができる。 By using the tip as a contact, no special dedicated measuring instrument is required. This leads to cost reduction. Moreover, since it is sufficient to use a tool that is actually used for machining a workpiece, it is possible to perform position measurement in consideration of crossing of tools. Normally, when a measuring instrument is used, it is necessary to finely adjust the measured value in consideration of the crossing of the tools, but this is not necessary, and the measurement work can be simplified.
[5] この場合、前記刃先位置測定手段として、前記工具の長さを計測する工具長測定機器を使用することが好ましい。これにより、工具に設置されたチップと工具長測定機器のタッチセンサ面との距離を高精度に測定することができる。なお、工具長測定機器は、接触式、非接触式を問わない。 [5] In this case, it is preferable to use a tool length measuring device for measuring the length of the tool as the cutting edge position measuring means. Thereby, the distance between the chip installed on the tool and the touch sensor surface of the tool length measuring device can be measured with high accuracy. The tool length measuring device may be a contact type or a non-contact type.
[6] 第1の本発明において、前記接触子は、前記主軸のうち、前記テーブルに対向する位置に設置されたタッチプローブの測定子であり、前記測定子は、前記主軸の中心軸から前記テーブルのX方向又はY方向に偏位していることが好ましい。これにより、テーブル側に特別な測定機器を取り付ける必要がなく、テーブル上面の設置スペースを確保することができる。
[6] In the first aspect of the present invention, the contact is a contact probe of a touch probe installed at a position facing the table among the main shafts, and the contact is from the central axis of the main shaft. it is preferable that the table X direction or of being displaced in the Y direction. Thereby, it is not necessary to attach a special measuring device to the table side, and the installation space on the table upper surface can be secured.
[7] 第1の本発明において、前記座標回転部にて回転された前記XY平面と前記ワーク設置面とが平行になるように前記ワーク設置面を回転させる回転軸をさらに有してもよい。 [7] In the first aspect of the present invention, the apparatus may further include a rotation axis that rotates the workpiece installation surface so that the XY plane rotated by the coordinate rotation unit and the workpiece installation surface are parallel to each other. .
通常、テーブルの上面にワークを設置する場合、テーブルの上面がワーク設置面となる。この場合、XY平面とテーブルのワーク設置面とが平行であるとは限らず、微妙な誤差を有する場合がある。そのため、ワークに対する平面加工後のワークに上述の微妙な誤差が反映するおそれがある。すなわち、ワークの側面形状を長方形状に加工することができない場合がある。 Usually, when a workpiece is set on the upper surface of the table, the upper surface of the table is the workpiece setting surface. In this case, the XY plane and the work installation surface of the table are not always parallel and may have a subtle error. Therefore, there is a possibility that the above-described subtle error is reflected on the workpiece after plane machining on the workpiece. That is, the side surface shape of the workpiece may not be processed into a rectangular shape.
しかし、本発明では、座標回転部にて回転されたXY平面とワーク設置面とが平行になるようにワーク設置面を回転させる回転軸を有することから、XY平面とワーク設置面とが平行となり、座標回転後のXY平面に基づいて、ワークに対して平面加工を行った場合、ワークの側面形状を長方形状に加工することができ、加工品質を向上させることができる。 However, in the present invention, since the XY plane rotated by the coordinate rotation unit and the workpiece installation surface are provided so that the workpiece installation surface is parallel, the XY plane and the workpiece installation surface are parallel. When plane processing is performed on the workpiece based on the XY plane after coordinate rotation, the side surface shape of the workpiece can be processed into a rectangular shape, and the processing quality can be improved.
[8] 第1の本発明において、前記座標回転部にて回転された前記XY平面と前記ワーク設置面とが平行になるように前記ワーク設置面を位置決めするナチュラルクランプ治具をさらに有してもよい。これにより、XY平面とワーク設置面とが平行となり、座標回転後のXY平面に基づいて、ワークに対して平面加工を行った場合、ワークの側面形状を長方形状に加工することができ、加工品質を向上させることができる。 [8] In the first aspect of the present invention, further comprising a natural clamp jig for positioning the workpiece installation surface so that the XY plane rotated by the coordinate rotation unit and the workpiece installation surface are parallel to each other. Also good. As a result, the XY plane and the workpiece installation surface are parallel, and when the workpiece is planarized based on the XY plane after coordinate rotation, the side surface shape of the workpiece can be processed into a rectangular shape. Quality can be improved.
[9] 第1の本発明において、前記工具の径は、前記ワークの短手寸法よりも小径であってもよい。 [9] In the first aspect of the present invention, the diameter of the tool may be smaller than the short dimension of the workpiece.
これにより、複数回にわたってフライス加工を行う場合に、工具の加工パスが重複しても、ワークに段差がほとんど生じず、ワークに良好な平坦面を形成することができる。もちろん、工具の加工パスは、直線状のほか、円弧状であってもよい。 As a result, when milling is performed a plurality of times, even if the machining paths of the tools overlap, there is almost no step in the workpiece, and a good flat surface can be formed on the workpiece. Of course, the machining path of the tool may be not only linear but also arcuate.
[10] 第2の本発明に係るワーク平面加工方法は、ワークが固定されるワーク設置面を有するテーブルと、該テーブルに設置された前記ワークを平面加工する工具が取り付けられた主軸と、前記工具とを用いて前記ワークを平面加工する際に、前記ワークの平面に対する前記工具の投影面積が一部重なり合うように加工を行うワーク平面加工方法であって、前記主軸のうち、前記テーブルに対向する位置に設置された少なくとも1つの接触子を、前記主軸の少なくとも1つの位相で同一点に位置決めした上で、前記接触子の位置を計測する処理を少なくとも2回実施して得られた複数の計測値を記憶する計測値記憶ステップと、記憶された前記複数の前記計測値に基づいて、平面加工のXY平面に対する前記主軸の傾斜角を算出する主軸傾斜角算出ステップと、算出された前記主軸の傾斜角に基づいて、前記XY平面を、X軸周り及びY軸周りのうち、少なくともいずれか一方の軸周りに回転させる座標回転ステップと、を有し、前記座標回転ステップにて回転された前記XY平面上で、前記ワークの平面を加工することを特徴とする。 [10] A work plane machining method according to a second aspect of the present invention includes a table having a workpiece installation surface on which a workpiece is fixed, a spindle to which a tool for plane machining the workpiece installed on the table is attached, A workpiece plane machining method for machining a plane so as to partially overlap a projected area of the tool with respect to the plane of the workpiece when the workpiece is planarized using a tool. A plurality of contacts obtained by performing at least two processes of measuring the position of the contactor after positioning at least one contactor installed at a position to be at the same point with at least one phase of the main shaft. A measured value storage step for storing measured values, and a main axis for calculating an inclination angle of the main axis with respect to the XY plane of planar processing based on the stored plural measured values And a coordinate rotation step for rotating the XY plane around at least one of the X axis and the Y axis based on the calculated inclination angle of the main axis. Then, the plane of the workpiece is machined on the XY plane rotated in the coordinate rotation step.
[11] 第2の本発明において、前記計測値記憶ステップは、1つの前記接触子を、前記主軸の2以上の異なる位相でそれぞれ同一点に位置決めして得られた複数の計測値を記憶してもよい。 [11] In the second aspect of the present invention, the measurement value storing step stores a plurality of measurement values obtained by positioning one contactor at the same point at two or more different phases of the spindle. May be.
[12] この場合、前記主軸に複数の前記接触子が設置され、前記計測値記憶ステップは、複数の前記接触子を、それぞれ前記主軸の1つの位相で同一点に位置決めした上で、複数の前記接触子の各位置を計測する処理を実施して得られた複数の計測値を記憶し、前記主軸傾斜角算出ステップは、前記複数の計測値に基づいて、前記XY平面の少なくとも一方向に関する前記主軸の傾斜角を求めてもよい。 [12] In this case, a plurality of the contacts are installed on the main shaft, and the measurement value storing step includes positioning the plurality of contacts at the same point with one phase of the main shaft, A plurality of measurement values obtained by performing a process of measuring each position of the contact are stored, and the spindle inclination angle calculation step relates to at least one direction of the XY plane based on the plurality of measurement values. The inclination angle of the main axis may be obtained.
[13] 第2の本発明において、前記接触子は、前記工具のうち、前記テーブルに対向する位置に設置されたチップであり、前記計測値記憶ステップは、前記テーブルに固定された刃先位置測定手段を用いて、前記チップの刃先を位置決めした上で、前記刃先の位置を計測する処理を少なくとも2回実施して得られた複数の計測値を記憶してもよい。 [13] In the second aspect of the present invention, the contact is a tip installed at a position facing the table in the tool, and the measurement value storing step is performed by measuring a blade edge position fixed to the table. You may memorize | store the several measured value obtained by implementing the process which measures the position of the said blade edge | tip at least twice, after positioning the blade edge | tip of the said chip | tip using a means.
[14] 第2の本発明において、前記接触子は、前記主軸のうち、前記テーブルに対向する位置に設置されたタッチプローブの測定子であり、前記測定子は、前記主軸の中心軸から前記テーブルのX方向又はY方向に偏位してもよい。
[14] In the second aspect of the present invention, the contact is a contact probe of a touch probe installed at a position facing the table among the main shafts, and the contact is from the central axis of the main shaft. or X direction of table may be displaced in the Y direction.
[15] 第2の本発明において、前記工具の径は、前記ワークの短手寸法よりも小径であってもよい。 [15] In the second aspect of the present invention, the diameter of the tool may be smaller than the short dimension of the workpiece.
本発明に係る工作機械及びワーク平面加工方法によれば、例えば汎用的な小型工作機械を使用して、大型ワークの平面加工を行う際に、段差の発生をできるだけ抑制することができる。 According to the machine tool and the workpiece plane machining method according to the present invention, for example, when performing plane machining of a large workpiece using a general-purpose small machine tool, it is possible to suppress the generation of a step as much as possible.
以下、本発明に係る工作機械及びワーク平面加工方法の実施の形態例を図1〜図24を参照しながら説明する。なお、本明細書において、数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。 Embodiments of a machine tool and a work plane machining method according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In addition, in this specification, "-" which shows a numerical range is used as the meaning containing the numerical value described before and behind that as a lower limit and an upper limit.
<第1工作機械>
先ず、第1の実施の形態に係る工作機械(以下、第1工作機械10Aと記す)は、図1に示すように、土台となるベッド12と、ベッド12上にサドル14を介して移動自在に取り付けられ、ワーク16が固定されるワーク設置面18を有するテーブル20と、ベッド12上に固定され、主軸頭22を上下移動可能に支持するコラム24と、主軸頭22のうち、テーブル20のワーク設置面18に対向する位置に設置された主軸26と、主軸26に取り付けられ、ワーク16を平面加工するフライス工具28と、フライス工具28を用いてワーク16を平面加工する際に、ワーク16の平面に対するフライス工具28の投影面積が一部重なり合うように加工を行うワーク平面加工制御部30とを有する。
<First machine tool>
First, the machine tool according to the first embodiment (hereinafter referred to as the
テーブル20は、図示しない一方の送り軸(X軸)によって、サドル14上をX方向に移動し、サドル14は、図示しない他方の送り軸(Y軸)によって、ベッド12上をY方向に移動する。このテーブル20及びサドル14の移動は、ワーク平面加工制御部30によって、自動あるいは手動にて実施されるようになっている。つまり、テーブル20は、該テーブル20を駆動するX軸及びY軸により成立するXY平面31に沿ってX方向及びY方向に移動する。
The table 20 moves on the
フライス工具28は、主軸26のうち、テーブル20のワーク設置面18に対向する位置に設置され、図2Aに示すように、ワーク設置面18に向かって突出する複数のチップ32を有する。図2Aでは、代表的に180°対向で設置された2つのチップ32を示すが、実際には、3つ以上のチップ32がフライス工具28の円周に沿って例えば等間隔に設置されている。また、図2B及び図2Cに示すように、フライス工具28の直径Dは、ワーク16の短手寸法Lsよりも小さい。
The
さらに、図1に示すように、第1工作機械10Aは、刃先位置測定部34と、接触子位置記憶部36としての刃先位置記憶部38と、主軸傾斜角算出部40と、座標回転部42と、を有する。
Further, as shown in FIG. 1, the first machine tool 10 </ b> A includes a cutting edge
刃先位置測定部34は、主軸26の変位を測定する主軸変位測定部44と、ワーク設置面18に載置固定された工具長測定機器46とを有する。
The blade edge
工具長測定機器46は、図3A及び図3Bに示すように、タッチセンサ面46aを上方に向けてテーブル20のワーク設置面18に設置される。後述するように、主軸26を工具長測定機器46に向けて移動させ、接触子としての特定のチップ32(以下、特定チップ32aと記す)の刃先がタッチセンサ面46aに接触したとき、すなわち、特定チップ32aの刃先が工具長測定機器46に位置決めされたとき、工具長測定機器46は、主軸変位測定部44に検知信号Saを出力する。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the tool
主軸変位測定部44は、特定チップ32aの移動が開始された時点から特定チップ32aの移動量を測定し、工具長測定機器46からの検知信号Saの入力に基づいて、特定チップ32aの移動量を含む計測値を刃先位置記憶部38に記憶する。
The spindle
つまり、刃先位置記憶部38には、刃先位置測定部34を用いて、特定チップ32aの刃先を位置決めする処理を2回実施して得られた複数の計測値(第1計測値M1及び第2計測値M2)を記憶する。なお、特定チップ32aの刃先が工具長測定機器46に位置決めされたとき、オペレータが第1工作機械10Aの制御盤に設置された実行ボタンを操作することによって、特定チップ32aの移動量を含む計測値を刃先位置記憶部38に記憶するようにしてもよい。
That is, in the blade edge
主軸傾斜角算出部40は、刃先位置記憶部38に記憶された複数の計測値に基づいて、XY平面31に対する主軸26の傾斜角、特に、Y方向に関する傾斜角αyを求める。
The main shaft inclination
座標回転部42は、XY平面31を、主軸傾斜角算出部40により算出された主軸26の傾斜角αyだけX軸周りに回転させる。具体的には、座標回転部42は、XY平面31を、算出された傾斜角αyを打ち消す方向にY軸が駆動するように、Y軸駆動時にZ軸も同時に駆動する。これにより、XY平面31のY方向と主軸26とが直交する。
The coordinate
ここで、第1工作機械10Aの処理動作について図3A〜図7も参照しながら説明する。なお、主軸26は、初期状態において、機械原点に位置しているとする。
Here, the processing operation of the
先ず、図4のステップS1において、上述した図3Aに示すように、テーブル20のワーク設置面18に工具長測定機器46を、タッチセンサ面46aを上方に向けて載置する。
First, in step S1 of FIG. 4, as shown in FIG. 3A described above, the tool
ステップS2において、図3Bに示すように、フライス工具28の先端に設けられた複数のチップのうち、1つのチップ(以下、特定チップ32aと記す)がY方向を指向するように主軸26の第1位相を定める。
In step S2, as shown in FIG. 3B, among the plurality of chips provided at the tip of the
ステップS3において、図3Bに示すように、特定チップ32aの下方に工具長測定機器46のタッチセンサ面46aの中央部分が位置するように、テーブル20やサドル14を移動する。
In step S3, as shown in FIG. 3B, the table 20 and the
ステップS4において、図3Aに示すように、主軸26を下方に移動して、工具長測定機器46のタッチセンサ面46aの中央部分に特定チップ32aを位置決めする。
In step S4, as shown in FIG. 3A, the
ステップS5において、主軸変位測定部44は特定チップ32aの変位、すなわち、特定チップ32aの移動量を第1計測値M1として刃先位置記憶部38に記憶する。このとき、刃先位置記憶部38には、三次元座標(X1、Y1、Z1)を記憶するようにしてもよい。この場合、工具長測定機器46の設置位置を原点としたとき、X座標及びY座標については変位していないため、X1=0、Y1=0であり、Z1については、特定チップ32aのZ方向の移動量が該当する。
In step S5, the spindle
ステップS6において、主軸26を上方に移動して、機械原点に戻す。
In step S6, the
ステップS7において、図5A及び図5Bに示すように、主軸26を第1位相から180°回転させる。
In step S7, as shown in FIGS. 5A and 5B, the
ステップS8において、再度、工具長測定機器46によって特定チップ32aを計測できるように、すなわち、図6A及び図6Bに示すように、特定チップ32aの下方に工具長測定機器46のタッチセンサ面46aの中央部分が位置するように、テーブル20やサドル14をY方向へ移動させる。
In step S8, the
ステップS9において、主軸26を下方に移動させて、工具長測定機器46のタッチセンサ面46aの中央部分に特定チップ32aを位置決めする。
In step S <b> 9, the
ステップS10において、主軸変位測定部44は特定チップ32aの変位、すなわち、特定チップ32aの移動量を第2計測値M2として刃先位置記憶部38に記憶する。このとき、刃先位置記憶部38には、三次元座標(X2、Y2、Z2)を記憶するようにしてもよい。この場合、工具長測定機器46の設置位置を原点としたとき、X座標については変位していないため、X2=0である。Y2については、XY平面31のY方向への移動変位量が該当し、Z2については、主軸26のZ方向への移動変位量が該当する。
In step S10, the spindle
ステップS11において、主軸傾斜角算出部40は、刃先位置記憶部38に記憶された第1計測値M1及び第2計測値M2に基づいて、XY平面31に対する主軸26の傾斜角を求める。上述の例では、X座標は同一のため、記憶された第1計測値M1及び第2計測値M2の各Y座標とZ座標から三角関数を使用して、主軸26のY軸に関する傾斜角αyを求める。
In step S <b> 11, the main spindle inclination
ステップS12において、座標回転部42は、XY平面31を、主軸傾斜角算出部40により算出された主軸26の傾斜角αyだけX軸周りに回転する。具体的には、座標回転部42は、算出された傾斜角αyを打ち消す方向にY軸が駆動するように、Y軸駆動時にZ軸も同時駆動する。これにより、XY平面31のY方向と主軸26とが直交する。このXY平面31の座標情報Dxyは、XY平面テーブルTBに登録される。
In step S12, the coordinate
そして、ステップS13において、ワーク平面加工制御部30は、XY平面テーブルTBからXY平面31の座標情報Dxyを読み出し、ワーク設置面18に固定されたワーク16に対し、座標回転部42によって座標回転された後のXY平面31に沿って平面加工を実施する。以下、同様である。
In step S <b> 13, the work plane
フライス工具28の直径Dが、ワーク16の短手寸法Lsよりも小さいため、ワークに対して平面加工を行う場合、複数回にわたってフライス加工を実施する必要がある。しかし、XY平面31のY方向と主軸26とが直交した位置関係になっていることから、X軸方向に複数回にわたってフライス加工を実施して、フライス工具28の加工パスが重複しても、図7に示すように、ワーク16に段差がほとんど生じず、ワーク16に良好な平坦面を形成することができる。すなわち、ワーク16の加工面の平面度を良好にすることができる。これは、フライス工具28の加工パスが、直線状のほか、円弧状であっても同様である。
Since the diameter D of the
第1工作機械10Aにおいて、主軸26の位相を180°回転させたのは、以下の理由による。すなわち、特定チップ32aを複数に設定すると、複数の特定チップ32aの取り付け誤差によって180°対向とすることができない場合がある。そこで、計測対象の特定チップ32aを同一のものとすることで、複数の特定チップ32aの取り付け誤差に左右されず、精度よくXY平面31のY方向と主軸26とを直交した位置関係にすることが可能となる。なお、上述の例では、接触式の工具長測定機器46を用いたが、干渉がなければ、非接触式の工具長測定機器やセンサ等を使用してもよい。これは、後述する各種実施の形態においても同様である。
In the
<第2工作機械>
次に、第2の実施の形態に係る工作機械(以下、第2工作機械10Bと記す)について、図8〜図10Cを参照しながら説明する。
<Second machine tool>
Next, a machine tool according to a second embodiment (hereinafter referred to as a
第2工作機械10Bは、上述した第1工作機械10Aとほぼ同様の構成を有するが、XY平面31のX方向と主軸26とを直交させ、且つ、XY平面31のY方向と主軸26とを直交させる点で異なる。
The
すなわち、第2工作機械10Bは、図8に示すように、主軸26のそれぞれ異なる3つの位相で、特定チップ32aを同一の工具長測定機器46に位置決めして得られた複数の計測値(第1計測値M1〜第3計測値)を刃先位置記憶部38に記憶する。そして、主軸傾斜角算出部40は、刃先位置記憶部38に記憶された複数の計測値に基づいて、XY平面31に対する主軸26の傾斜角、特に、Y方向に関する傾斜角αyとX方向に関する傾斜角αxを求める。
That is, as shown in FIG. 8, the second machine tool 10 </ b> B has a plurality of measured values (first values) obtained by positioning the
座標回転部42は、XY平面31を、算出された傾斜角αy及び傾斜角αxを打ち消す方向にそれぞれの軸が駆動するように、Y軸及びX軸の駆動時にZ軸も同時駆動する。これにより、XY平面31のY方向及びX方向と主軸26とがそれぞれ直交する。
The coordinate
ここで、第2工作機械10Bの処理動作について図9〜図10Cを参照しながら説明する。なお、第1工作機械10Aと同様の処理を行うステップについては、その重複説明を省略する。
Here, the processing operation of the
先ず、図9のステップS101〜S105において、図10Aに示すように、上述した第1工作機械10Aでの処理(ステップS1〜S5)と同様の処理を行い、特定チップ32aの移動量を第1計測値M1として刃先位置記憶部38に記憶する。刃先位置記憶部38に、三次元座標(X1、Y1、Z1)を記憶する場合は、X1=0、Y1=0であり、Z1については、特定チップ32aのZ方向の移動量が該当する。この場合、主軸26の第1位相での移動量が第1計測値M1として刃先位置記憶部38に記憶される。なお、第1位相としては、例えば0°でもよいし、異なる位相(例えば37°等)であってもよい。
First, in steps S101 to S105 in FIG. 9, as shown in FIG. 10A, the same processing as the processing in the
その後、ステップS106において、主軸26を上方に移動させて、例えば機械原点に戻す。
Thereafter, in step S106, the
ステップS107において、主軸26を第1位相から別の位相(第2位相)に回転する。第2位相としては、例えば241°等が挙げられる。
In step S107, the
ステップS108において、図10Bに示すように、工具長測定機器46によって特定チップ32aを計測できるように、すなわち、特定チップ32aの下方に工具長測定機器46のタッチセンサ面46aの中央部分が位置するように、テーブル20やサドル14を移動する。
In step S108, as shown in FIG. 10B, the
ステップS109において、主軸26を下方に移動して、工具長測定機器46のタッチセンサ面46aの中央部分に特定チップ32aを位置決めする。
In step S109, the
ステップS110において、主軸変位測定部44は特定チップ32aの変位、すなわち、特定チップ32aの移動量を第2計測値M2として刃先位置記憶部38に記憶する。このとき、刃先位置記憶部38には、三次元座標(X2、Y2、Z2)を記憶するようにしてもよい。この場合、X2については、XY平面31のX方向への移動変位量が該当し、Y2については、XY平面のY方向への移動変位量が該当し、Z2については、主軸26のZ方向の移動変位量が該当する。
In step S110, the spindle
ステップS111において、主軸26を上方に移動して、機械原点に戻す。
In step S111, the
ステップS112において、主軸26を第2位相から別の位相(第3位相)に回転する。第3位相としては、例えば309°等が挙げられる。
In step S112, the
ステップS113において、図10Cに示すように、工具長測定機器46によって特定チップ32aを計測できるように、すなわち、特定チップ32aの下方に工具長測定機器46のタッチセンサ面46aの中央部分が位置するように、テーブル20やサドル14を移動する。
In step S113, as shown in FIG. 10C, the
ステップS114において、主軸26を下方に移動させて、工具長測定機器46のタッチセンサ面46aの中央部分に特定チップ32aを位置決めする。
In step S114, the
ステップS115において、刃先位置測定部34は特定チップ32aの変位、すなわち、特定チップ32aの移動量を第3計測値M3として刃先位置記憶部38に記憶する。このとき、刃先位置記憶部38には、三次元座標(X3、Y3、Z3)を記憶するようにしてもよい。この場合、工具長測定機器46の設置位置を原点としたとき、X3については、XY平面31のX方向への移動変位量が該当し、Y3については、XY平面31のY方向への移動変位量が該当し、Z3については、主軸26のZ方向の移動変位量が該当する。
In step S115, the blade edge
ステップS116において、主軸傾斜角算出部40は、刃先位置記憶部38に記憶された複数の計測値に基づいて、XY平面31に対する主軸26の傾斜角を求める。記憶された第1計測値M1、第2計測値M2及び第3計測値M3の各X座標、Y座標及びZ座標から三角関数を使用して、主軸26のX方向に関する傾斜角αxとY方向に関する傾斜角αyを求める。
In step S <b> 116, the spindle inclination
ステップS117において、座標回転部42は、XY平面31を、主軸傾斜角算出部40により算出された主軸26の傾斜角αxだけY軸周りに回転し、主軸26の傾斜角αyだけX軸周りに回転する。
In step S117, the coordinate
具体的には、座標回転部42は、XY平面31を、算出された傾斜角αy及び傾斜角αxを打ち消す方向にそれぞれの軸が駆動するように、Y軸及びX軸の駆動時にZ軸も同時駆動する。これにより、XY平面31のY方向及びX方向と主軸26とがそれぞれ直交する。
Specifically, the coordinate
そして、ステップS118において、ワーク平面加工制御部30は、座標回転部42によってXY平面31が座標回転された後のワーク設置面18に固定されたワーク16に対して平面加工を実施する。
In step S <b> 118, the workpiece plane
このとき、XY平面31のY方向と主軸26とが直交した関係になっていることから、X方向に複数回にわたってフライス加工を行っても、図7に示すように、ワーク16に段差がほとんど生じず、ワーク16に良好な平坦面を形成することができる。すなわち、ワーク16の加工面の平面度を良好にすることができる。
At this time, since the Y direction of the
この第2工作機械10Bでは、XY平面31のX方向と主軸26とを直交させ、且つ、XY平面31のY方向と主軸26とを直交させるようにしたので、第1工作機械10Aよりもさらに加工精度を向上させることができる。特に、加工製品の公差次第では、側面形状が多少台形になっても、加工面の平面度が優先される場合があり、その際には極めて有効な手段となる。
In the
<第3工作機械>
次に、第3の実施の形態に係る工作機械(以下、第3工作機械10Cと記す)について、図11〜図14Bを参照しながら説明する。第3工作機械の全体構成は、図1に示す第1工作機械10Aとほぼ同じである。
<Third machine tool>
Next, a machine tool according to a third embodiment (hereinafter referred to as a third machine tool 10C) will be described with reference to FIGS. 11 to 14B. Overall configuration of the third machine tool is substantially the same as the
第3工作機械10Cは、上述した第1工作機械10Aとほぼ同様の構成を有するが、図11に示すように、主軸26に2つの特定チップ(第1特定チップ32a及び第2特定チップ32b)が180°対向で取り付けられている点で異なる。
Although the third machine tool 10C has substantially the same configuration as the
ここで、第3工作機械10Cの処理動作について図12〜図14Bを参照しながら説明する。なお、第1工作機械10Aと同様の処理を行うステップについては、その重複説明を省略する。 Here, the processing operation of the third machine tool 10C will be described with reference to FIGS. In addition, about the step which performs the process similar to 10A of 1st machine tools, the duplication description is abbreviate | omitted.
先ず、図12のステップS201〜S205において、図13A及び図13Bに示すように、上述した第1工作機械10Aでの処理(ステップS1〜S5)と同様の処理を行い、第1特定チップ32aの移動量を第1計測値M1(X1、Y1、Z1)として刃先位置記憶部38に記憶する。この場合、X1=0、Y1=0であり、Z1については、第1特定チップ32aのZ方向の移動量が該当する。
First, in steps S201 to S205 in FIG. 12, as shown in FIGS. 13A and 13B, the same processing as the processing in the
ステップS206において、主軸26を上方に移動させて、例えば機械原点に戻す。
In step S206, the
ステップS207において、主軸26の位相を変更しないまま、工具長測定機器46によって、今度は、第2特定チップ32bを計測できるように、すなわち、図14A及び図14Bに示すように、第2特定チップ32bの下方に工具長測定機器46のタッチセンサ面46aの中央部分が位置するように、テーブル20やサドル14を移動する。
In step S207, the second
その後、ステップS208において、主軸26を下方に移動させて、工具長測定機器46のタッチセンサ面46aの中央部分に第2特定チップ32bを位置決めする。
Thereafter, in step S208, the
ステップS209において、刃先位置測定部34は第2特定チップ32bの変位、すなわち、第2特定チップ32bの移動量を第2計測値M2(X2、Y2、Z2)として刃先位置記憶部38に記憶する。このとき、X座標については、変位していないため、X2=0である。Y2については、XY平面31のY方向への移動変位量が該当し、Z2については、主軸26の移動変位量が該当する。
In step S209, the blade edge
ステップS210において、主軸傾斜角算出部40は、刃先位置記憶部38に記憶された第1計測値M1及び第2計測値M2に基づいて、XY平面31に対する主軸26の傾斜角を求める。第1工作機械10Aの場合と同様に、記憶された第1計測値M1及び第2計測値M2の各Y座標とZ座標から三角関数を使用して、主軸26のY軸に関する傾斜角αyを求める。
In step S <b> 210, the main spindle inclination
ステップS211において、座標回転部42は、XY平面31を、主軸傾斜角算出部40により算出された主軸26の傾斜角αyだけX軸周りに回転する。
In step S211, the coordinate
そして、ステップS212において、ワーク平面加工制御部30は、座標回転部42によってXY平面31が座標回転された後のワーク設置面18に固定されたワーク16に対して平面加工を実施する。
In step S212, the workpiece plane
このとき、XY平面31のY方向と主軸26とが直交した関係になっていることから、X軸方向に複数回にわたってフライス加工を行っても、図7に示すように、ワーク16に段差がほとんど生じず、ワーク16に良好な平坦面を形成することができる。すなわち、ワーク16の加工面の平面度を良好にすることができる。
At this time, since the Y direction of the
この第3工作機械10Cは、第1特定チップ32a及び第2特定チップ32bが180°対向であって、且つ、取り付け誤差が加工精度に影響を及ぼさないレベルであれば好ましく実施することができる。この第3工作機械10Cによれば、主軸26の第1位相での位置決め及び計測だけで、主軸26の傾斜角αyを求めることができ、XY平面のY方向と主軸26とを直交にする処理の工数の削減及び作業時間の短縮化を図ることができる。
The third machine tool 10C can be preferably implemented as long as the first
<第4工作機械>
次に、第4の実施の形態に係る工作機械(以下、第4工作機械10Dと記す)について、図15及び図16を参照しながら説明する。
<4th machine tool>
Next, a machine tool according to a fourth embodiment (hereinafter referred to as a
第4工作機械10Dは、上述した第3工作機械10Cとほぼ同様の構成を有するが、XY平面31のX方向と主軸26とを直交させ、且つ、XY平面31のY方向と主軸26とを直交させる点で異なる。
The
すなわち、第4工作機械10Dは、図15に示すように、主軸26のそれぞれ異なる2つの位相で、第1特定チップ32a及び第2特定チップ32b(図11参照)を同一の工具長測定機器46に位置決めして得られた複数の計測値(第1計測値M1〜第4計測値)を刃先位置記憶部38に記憶する。
That is, as shown in FIG. 15, the fourth machine tool 10 </ b> D places the first
主軸傾斜角算出部40は、刃先位置記憶部38に記憶された複数の計測値に基づいて、XY平面31に対する主軸26の傾斜角、特に、Y方向に関する傾斜角αyと、X方向に関する傾斜角αxを求める。
The spindle inclination
座標回転部42は、第2工作機械10Bと同様に、XY平面31を、算出された傾斜角αy及び傾斜角αxを打ち消す方向にそれぞれの軸が駆動するように、Y軸及びX軸駆動時にZ軸も同時駆動する。これにより、XY平面31のY方向及びX方向と主軸26とがそれぞれ直交する。
Similar to the
ここで、第4工作機械10Dの処理動作について図16を参照しながら説明する。なお、第3工作機械10Cと同様の処理を行うステップについては、その重複説明を省略する。
Here, the processing operation of the
先ず、図16のステップS301〜S309において、上述した第3工作機械10Cでの処理(ステップS201〜S209)と同様の処理を行い、第1特定チップ32aの移動量を第1計測値M1(X1、Y1、Z1)として刃先位置記憶部38に記憶し、第2特定チップ32bの移動量を第2計測値M2(X2、Y2、Z2)として刃先位置記憶部38に記憶する。
First, in steps S301 to S309 in FIG. 16, the same processing as that in the third machine tool 10C described above (steps S201 to S209) is performed, and the movement amount of the first
その後、ステップS310において、主軸26を上方に移動させて、例えば機械原点に戻す。
Thereafter, in step S310, the
ステップS311において、主軸26を第1位相から別の位相(第2位相)に回転する。
In step S311, the
ステップS312において、再度、工具長測定機器46によって第1特定チップ32aを計測できるように、すなわち、第1特定チップ32aの下方に工具長測定機器46のタッチセンサ面46aの中央部分が位置するように、テーブル20やサドル14を移動する。
In step S312, the first
ステップS313において、主軸26を下方に移動させて、工具長測定機器46のタッチセンサ面46aの中央部分に第1特定チップ32aを位置決めする。
In step S313, the
ステップS314において、刃先位置測定部34は、第1特定チップ32aの変位、すなわち、第1特定チップ32aの移動量を第3計測値M3(X3、Y3、Z3)として刃先位置記憶部38に記憶する。
In step S314, the blade edge
ステップS315において、主軸26を上方に移動させて、例えば機械原点に戻す。
In step S315, the
ステップS316において、主軸26の位相を第2位相にしたまま、工具長測定機器46によって、今度は、第2特定チップ32bを計測できるように、すなわち、第2特定チップ32bの下方に工具長測定機器46のタッチセンサ面46aの中央部分が位置するように、テーブル20やサドル14を移動する。
In step S316, the tool
ステップS317において、主軸26を下方に移動させて、工具長測定機器46のタッチセンサ面46aの中央部分に第2特定チップ32bを位置決めする。
In step S317, the
ステップS318において、刃先位置測定部34は第2特定チップ32bの変位、すなわち、第2特定チップ32bの移動量を第4計測値M4(X4、Y4、Z4)として刃先位置記憶部38に記憶する。
In step S 3 18, displacement of the edge
ステップS319において、主軸傾斜角算出部40は、刃先位置記憶部38に記憶された第1計測値M1〜第4計測値M4に基づいて、XY平面31に対する主軸26の傾斜角αx及びαyを求める。
In step S319, the spindle inclination
ステップS320において、座標回転部42は、XY平面31を、算出された傾斜角αy及び傾斜角αxを打ち消す方向にそれぞれの軸が駆動するように、Y軸及びX軸の駆動時にZ軸も同時駆動する。これにより、XY平面31のY方向及びX方向と主軸26とがそれぞれ直交する。
In step S320, the coordinate
そして、ステップS321において、ワーク平面加工制御部30は、座標回転部42によってXY平面31が座標回転された後のワーク設置面18に固定されたワーク16に対して平面加工を実施する。
Then, in step S321, the work surface
この第4工作機械においては、XY平面31のX方向及びY方向と主軸26とが共に直交した位置関係になっていることから、ワーク16に段差をほとんど生じさせることなく、ワーク16に良好な平坦面を形成することができる。しかも、第3工作機械10Cよりもさらに加工精度を向上させることができ、加工製品の公差次第では、側面形状が多少台形になっても、平面度が優先される場合があり、その際には極めて有効な手段となる。
In the fourth machine tool, the X and Y directions of the
この第4工作機械10Dは、第1特定チップ32a及び第2特定チップ32bが180°対向であって、且つ、取り付け誤差が加工精度に影響を及ぼさないレベルであれば好ましく実施することができる。この第4工作機械10Dによれば、主軸26の第1位相での位置決め及び計測と、主軸26の第2位相での位置決め及び計測だけで、主軸26の傾斜角αx及びαyを求めることができ、XY平面31のX方向と主軸26とを直交にし、且つ、XY平面31のY方向と主軸26とを直交にする工数の削減及び作業時間の短縮化を図ることができる。
The
<第5工作機械>
次に、第5の実施の形態に係る工作機械(以下、第5工作機械10Eと記す)について、図17〜図21Bを参照しながら説明する。
<Fifth machine tool>
Next, a machine tool according to a fifth embodiment (hereinafter referred to as a
第5工作機械10Eは、図17に示すように、上述した第1工作機械10Aとほぼ同様の構成を有するが、工具長測定機器46の代わりに、タッチプローブ100を用いた測定子位置測定部101を有し、刃先位置記憶部38の代わりに、該刃先位置記憶部38と同様の処理動作を行う接触子位置記憶部36としての測定子位置記憶部102を有する点で異なる。
As shown in FIG. 17, the fifth machine tool 10 </ b> E has substantially the same configuration as the first machine tool 10 </ b> A described above, but a probe position measuring unit using the
タッチプローブ100は、図18Aに示すように、主軸26のうち、ワーク設置面18に対応した部分に装着されるセンサ部104と、センサ部104の下部から下方に延び、途中で屈曲あるいは湾曲し、先端に接触子としての球状の測定子106が固定されたシャンク108とを有する。シャンク108は、センサ部104の下部から下方に延びる第1シャンク部108aと、第1シャンク部108aの下部から横方向に延びる第2シャンク部108bと、第2シャンク部108bの先端部から下方に延びる第3シャンク部108cとを有する。第3シャンク部108cの先端に、測定子106が固定されている。
As shown in FIG. 18A, the
そして、後述するように、主軸26をワーク設置面18に向けて移動させ、測定子106がワーク設置面18に接触したとき、すなわち、タッチプローブ100の測定子106が位置決めされたとき、センサ部104は、主軸変位測定部44に検知信号Saを出力する。
Then, as will be described later, when the
主軸変位測定部44は、主軸26の下方への移動が開始された時点から主軸26の移動量を測定し、タッチプローブ100のセンサ部104からの検知信号Saの入力に基づいて、測定子106の移動量を含む計測値を測定子位置記憶部102に記憶する。
The main shaft
つまり、測定子位置記憶部102には、タッチプローブ100を用いて、測定子106を位置決めする処理を2回実施して得られた複数の計測値(第1計測値M1及び第2計測値M2)を記憶する。
That is, in the probe
ここで、第5工作機械10Eの処理動作について図19〜図21Bも参照しながら説明する。なお、主軸26は、初期状態において、機械原点に位置しているとする。
Here, the processing operation of the
先ず、図19のステップS401において、図18A及び図18Bに示すように、主軸26の下端に設けられたタッチプローブ100の測定子106がY方向を指向するように主軸26の第1位相を定める。
First, in step S401 of FIG. 19, as shown in FIGS. 18A and 18B, the first phase of the
ステップS402において、主軸26を下方に移動させて、タッチプローブ100の測定子106をワーク設置面18の特定位置(図18B等において×で示す位置)に接触させて、測定子106を位置決めする。
In step S402, the
ステップS403において、主軸変位測定部44は主軸26の変位、すなわち、測定子106の移動量を第1計測値M1(X1、Y1、Z1)として測定子位置記憶部102に記憶する。X座標及びY座標については、変位していないため、X1=0、Y1=0であり、Z1については、測定子106のZ方向の移動量が該当する。
In step S403, the main shaft
ステップS404において、主軸26を上方に移動させて、機械原点に戻す。
In step S404, the
ステップS405において、図20A及び図20Bに示すように、主軸26を第1位相から180°回転させる。
In step S405, as shown in FIGS. 20A and 20B, the
ステップS406において、再度、測定子106がワーク設置面18の上述した特定位置に位置決めできるように、テーブル20やサドル14を移動させる。
In step S <b> 406, the table 20 and the
ステップS407において、図21A及び図21Bに示すように、主軸26を下方に移動させて、タッチプローブ100の測定子106を位置決めする。
In step S407, as shown in FIGS. 21A and 21B, the
ステップS408において、主軸変位測定部44は主軸26の変位、すなわち、測定子106の移動量を第2計測値M2(X2、Y2、Z2)として測定子位置記憶部102に記憶する。X座標については、変位していないため、X2=0である。Y2については、XY平面31のY方向への移動変位量が該当し、Z2については、主軸26の移動変位量が該当する。
In step S408, the main shaft
ステップS409において、主軸傾斜角算出部40は、測定子位置記憶部102に記憶された第1計測値M1及び第2計測値M2に基づいて、XY平面31に対する主軸26の傾斜角αyを求める。上述の例では、X軸座標は同一のため、記憶された第1計測値M1と第2計測値M2のY軸座標とZ軸座標から三角関数を使用して、主軸26の傾斜角αyを求める。
In step S409, the spindle inclination
ステップS410において、座標回転部42は、XY平面31を、主軸傾斜角算出部40により算出された主軸26の傾斜角αyだけX軸周りに回転する。具体的には、座標回転部42は、算出された傾斜角αyを打ち消す方向にY軸が駆動するように、Y軸駆動時にZ軸も同時駆動する。これにより、XY平面31のY方向と主軸26とが直交する。
In step S410, the coordinate
そして、ステップS411において、ワーク平面加工制御部30は、ワーク設置面18に固定されたワーク16に対し、座標回転部42によって座標回転された後のXY平面31に沿って平面加工を実施する。
In step S <b> 411, the workpiece plane
このとき、第1工作機械10Aと同様に、X方向に複数回にわたってフライス加工を行っても、ワーク16に段差がほとんど生じず、ワーク16に良好な平坦面を形成することができる。特に、この第5工作機械10Eでは、主軸26に設置されたタッチプローブ100を使用したので、テーブル20側に特別な測定機器を取り付ける必要がなく、テーブル20の上面の設置スペースを確保することができる。
At this time, like the
第5工作機械10Eにおいて、主軸26の位相を180°回転させたのは、以下の理由による。すなわち、測定子106を複数に設定すると、複数の測定子106の取り付け誤差によって180°対向とすることができない場合がある。そこで、計測対象の測定子106を同一のものとすることで、複数の測定子106の取り付け誤差に左右されず、精度よくXY平面31のY方向と主軸26とを直交した関係にすることが可能となる。
In the
もちろん、上述した第2工作機械10Bと同様に、主軸26のそれぞれ異なる3つの位相で、測定子106を特定位置に位置決めして得られた複数の計測値(第1計測値M1〜第3計測値M3)に基づいて、XY平面31に対する主軸26のY方向に関する傾斜角αyとX方向に関する傾斜角αxを求めるようにしてもよい。そして、座標回転部42によって、XY平面31を、算出された傾斜角αy及び傾斜角αxを打ち消す方向にそれぞれの軸が駆動するように、Y軸及びX軸駆動時にZ軸も同時駆動することで、XY平面31のY方向及びX方向と主軸26とをそれぞれ直交した位置関係にすることができる。
Of course, similarly to the
また、第3工作機械10Cで使用した第1特定チップ32a及び第2特定チップ32bと同様に、図22に示すように、180°対向で設置された2つの測定子(第1測定子106a及び第2測定子106b)を有するタッチプローブ100を使用するようにしてもよい。
Similarly to the first
この場合、第1測定子106a及び第2測定子106bが180°対向であって、且つ、取り付け誤差が加工精度に影響を及ぼさないレベルであれば好ましく実施することができる。しかも、主軸26の第1位相での位置決め及び計測だけで、主軸26の傾斜角αyを求めることができ、XY平面31のY方向と主軸26とを直交にする処理の工数の削減及び作業時間の短縮化を図ることができる。
In this case, the
<第6工作機械>
次に、第6の実施の形態に係る工作機械(以下、第6工作機械10Fと記す)について、図23を参照しながら説明する。
<Sixth machine tool>
Next, a machine tool according to a sixth embodiment (hereinafter referred to as a
上述した第2工作機械10B、第4工作機械10D等では、XY平面31に対する主軸26の傾斜角に基づいて、XY平面31と主軸26とを直交した関係に補正(座標回転)するようにしている。
The
ところで、テーブル20の上面にワーク16を設置する場合、テーブル20の上面がワーク設置面18となる。この場合、XY平面31とテーブル20のワーク設置面18とが平行であるとは限らないため、ワーク16の側面形状を長方形状に加工することができない場合がある。
By the way, when the
そこで、第6工作機械10Fでは、XY平面31とワーク設置面18とを平行にする手段を有する。すなわち、ワーク設置面18をテーブル20の上面に設定するのではなく、XY平面31と平行とされたワーク設置面18を新たに設定する。なお、XY平面31と主軸26とを直交した関係にする手段は、上述した第2工作機械10B、第4工作機械10D等を採用することができる。
Therefore, the
そして、第6工作機械10Fは、テーブル20の上面上に、2つの回転軸(第1回転軸110a及び第2回転軸110b)にて姿勢を自在に変更可能とされた2軸テーブル112を有する。
The
2軸テーブル112は、ワーク16を主軸26に向けて支持する支持部114と、支持部114を水平軸周りに回転駆動する第2回転軸110bと、支持部114と第2回転軸110bとを垂直軸周りに回転駆動する第1回転軸110aとを有する。この場合、支持部114の上面が新たなワーク設置面18となる。
2-axis table 112 includes a
そして、主軸26のY方向に関する傾斜角αyとX方向に関する傾斜角αxとを使用して、2軸テーブル112と主軸26とが直交するように、第1回転軸110aと第2回転軸110bを回転させる。これによって、2軸テーブル112のワーク設置面18と主軸26とが直交した状態となる。
Then, using the inclination angle αy of the
これにより、XY平面31とワーク設置面18とが平行となり、座標回転後のXY平面31に基づいて、ワーク16に対して平面加工を行った場合、ワーク16の加工面の平面度を良好にすることができる。しかも、ワーク16の側面形状を長方形状に加工することができることから、ワーク16の加工面とワーク設置面18も平行となり、加工品質を向上させることができる。
As a result, the
<第7工作機械>
次に、第7の実施の形態に係る工作機械(以下、第7工作機械10Gと記す)について、図24を参照しながら説明する。
<Seventh machine tool>
Next, a machine tool according to a seventh embodiment (hereinafter referred to as a
この第7工作機械10Gにおいても、XY平面31とワーク設置面18とを平行にする手段を有する。この場合も、ワーク設置面18をテーブル20の上面に設定するのではなく、XY平面31と平行とされたワーク設置面18を新たに設定する。なお、XY平面31と主軸26とを直交した位置関係にする手段は、上述した第2工作機械10B、第4工作機械10D等を採用することができる。
The
そして、第7工作機械10Gは、テーブル20の上面に設置され、複数のナチュラルロッド(例えば第1ナチュラルロッド122A〜第3ナチュラルロッド122C)を進退可能に保持したナチュラルクランプ治具120と、主軸26に設置され、複数のナチュラルロッドの位置決めに使用する基準工具124とを有する。
And the
ナチュラルクランプ治具120は、ベース126と、該ベース126に対して進退可能に取り付けられた第1ナチュラルロッド122A〜第3ナチュラルロッド122Cとを有する。これら第1ナチュラルロッド122A〜第3ナチュラルロッド122Cは、各先端にて1つの平面(ワーク設置面18)が形成されるように、ベース126上の任意の位置に設置される。
The
ナチュラルクランプ治具120は、一般的なものでよく、以下のような構成を採用することができる。
The
すなわち、第1ナチュラルロッド122A〜第3ナチュラルロッド122Cは、常に上方に付勢するバネにより支えられている。基準工具124の下降に伴って、それぞれの突出量が各々予め設定された突出量となった段階で位置決めされ、位置決めに伴う圧力上昇によって油圧により第1ナチュラルロッド122A〜第3ナチュラルロッド122Cをクランプさせる。
That is, the first
あるいは、第1ナチュラルロッド122A〜第3ナチュラルロッド122Cは、初期状態ではベース126内に位置されている。基準工具124がそれぞれの突出量に対応する高さに到達した段階で、第1ナチュラルロッド122A〜第3ナチュラルロッド122Cが、ピストン等によって上方に移動し、それぞれの突出量が各々予め設定された突出量となった段階で位置決めされ、位置決めに伴う圧力上昇によって油圧により第1ナチュラルロッド122A〜第3ナチュラルロッド122Cをクランプさせる。
Alternatively, the first
そして、主軸26のY方向に関する傾斜角αyとX方向に関する傾斜角αxとを使用して、ワーク設置面18と主軸26とが直交するように、第1ナチュラルロッド122A〜第3ナチュラルロッド122Cの突出量を決定し、位置決めする。これによって、ワーク設置面18と主軸26とが直交した状態となる。
The first
すなわち、この第7工作機械10Gにおいても、XY平面31とワーク設置面18とが平行となり、座標回転後のXY平面31に基づいて、ワーク16に対して平面加工を行った場合、ワーク16の加工面の平面度を良好にすることができる。しかも、ワーク16の側面形状を長方形状に加工することができることから、ワーク16の加工面とワーク設置面18も平行となり、加工品質を向上させることができる。
That is, also in the
なお、本発明に係る工作機械及びワーク平面加工方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 In addition, the machine tool and the workpiece plane machining method according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
10A〜10G…第1工作機械〜第7工作機械
16…ワーク 18…ワーク設置面
20…テーブル 26…主軸
28…フライス工具 30…ワーク平面加工制御部
31…XY平面 32…チップ
32a…特定チップ(第1特定チップ) 32b…第2特定チップ
34…刃先位置測定部 36…接触子位置記憶部
38…刃先位置記憶部 40…主軸傾斜角算出部
42…座標回転部 44…主軸変位測定部
46…工具長測定機器 100…タッチプローブ
101…測定子位置測定部 102…測定子位置記憶部
104…センサ部 106…測定子
106a…第1測定子 106b…第2測定子
108…シャンク 110a…第1回転軸
110b…第2回転軸 112…2軸テーブル
114…支持部 120…ナチュラルクランプ治具
122A〜122C…第1ナチュラルロッド〜第3ナチュラルロッド
124…基準工具 αx…X方向に関する傾斜角
αy…Y方向に関する傾斜角
M1〜M4…第1計測値〜第4計測値
10A to 10G ... 1st machine tool to
Claims (15)
前記主軸のうち、前記テーブルに対向する位置に設置された少なくとも1つの接触子と、
前記接触子を、前記主軸の少なくとも1つの位相で同一点に位置決めした上で、前記接触子の位置を計測する処理を少なくとも2回実施して得られた複数の計測値を記憶する接触子位置記憶部と、
前記接触子位置記憶部に記憶された前記複数の前記計測値に基づいて、平面加工の前記XY平面に対する前記主軸の傾斜角を算出する主軸傾斜角算出部と、
前記主軸傾斜角算出部により算出された前記主軸の傾斜角に基づいて、前記XY平面を、X軸周り及びY軸周りのうち、少なくともいずれか一方の軸周りに回転させて、前記XY平面の少なくとも他方向(Y方向)と前記主軸とを直交させる座標回転部とを有し、
前記ワーク平面加工制御部は、前記座標回転部にて回転された前記XY平面上で、前記ワークの平面を加工することを特徴とする工作機械。 A table having a workpiece installation surface to which the workpiece is fixed; and a spindle to which a tool for plane machining the workpiece fixed to the table along one direction (X direction) in the XY plane of plane machining is attached; A machine tool having a workpiece plane machining control unit that performs machining so that a projected area of the tool partially overlaps the plane of the workpiece when machining the workpiece using the tool,
Of the main shaft, at least one contact disposed at a position facing the table;
Contact position for storing a plurality of measurement values obtained by positioning the contact at the same point with at least one phase of the spindle and measuring the position of the contact at least twice A storage unit;
Based on the contact position storage plurality of said measured values stored in the unit, and the spindle inclination angle calculating unit that calculates an inclination angle of the main shaft with respect to the XY plane of flattening,
Based on the inclination angle of the main axis calculated by the main axis inclination angle calculation unit, the XY plane is rotated around at least one of the X axis and the Y axis, and the XY plane is rotated . A coordinate rotation unit that makes at least the other direction (Y direction) and the main axis orthogonal to each other ;
The work plane machining control unit is configured to machine a plane of the workpiece on the XY plane rotated by the coordinate rotation unit.
前記接触子位置記憶部は、1つの前記接触子を、前記主軸の2以上の異なる位相でそれぞれ同一点に位置決めして得られた複数の計測値を記憶することを特徴とする工作機械。 The machine tool according to claim 1,
The contactor position storage unit stores a plurality of measured values obtained by positioning one contactor at the same point at two or more different phases of the main shaft.
前記主軸に複数の前記接触子が設置され、
前記接触子位置記憶部は、複数の前記接触子を、それぞれ前記主軸の1つの位相で同一点に位置決めした上で、複数の前記接触子の各位置を計測する処理を実施して得られた複数の計測値を記憶し、
前記主軸傾斜角算出部は、前記複数の計測値に基づいて、前記XY平面の少なくとも他方向に関する前記主軸の傾斜角を求めることを特徴とする工作機械。 The machine tool according to claim 1,
A plurality of the contacts are installed on the main shaft,
The contactor position storage unit is obtained by performing a process of measuring each position of the plurality of contactors after positioning the plurality of contactors at the same point with one phase of the main shaft. Memorize multiple measurements,
The spindle inclination angle calculation unit obtains an inclination angle of the spindle with respect to at least another direction of the XY plane based on the plurality of measurement values.
前記接触子は、前記工具のうち、前記テーブルに対向する位置に設置されたチップであり、
前記接触子位置記憶部は、前記テーブルに固定された刃先位置測定手段を用いて、前記チップの刃先を位置決めした上で、前記刃先の位置を計測する処理を少なくとも2回実施して得られた複数の計測値を記憶することを特徴とする工作機械。 The machine tool according to any one of claims 1 to 3,
The contact is a tip installed at a position facing the table among the tools,
The contactor position storage unit is obtained by performing the process of measuring the position of the cutting edge at least twice after positioning the cutting edge of the chip using the cutting edge position measuring means fixed to the table. A machine tool that stores a plurality of measured values.
前記刃先位置測定手段として、前記工具の長さを計測する工具長測定機器を使用することを特徴とする工作機械。 The machine tool according to claim 4,
A tool length measuring device for measuring the length of the tool is used as the cutting edge position measuring means.
前記接触子は、前記主軸のうち、前記テーブルに対向する位置に設置されたタッチプローブの測定子であり、
前記測定子は、前記主軸の中心軸から前記テーブルのX方向又はY方向に偏位していることを特徴とする工作機械。 The machine tool according to any one of claims 1 to 3,
The contact is a probe of a touch probe installed at a position facing the table in the main shaft,
The machine tool is characterized in that the measuring element is displaced in the X direction or the Y direction of the table from the central axis of the main shaft.
前記座標回転部にて回転された前記XY平面と前記ワーク設置面とが平行になるように前記ワーク設置面を回転させる回転軸をさらに有することを特徴とする工作機械。 The machine tool according to any one of claims 1 to 6,
A machine tool, further comprising: a rotation axis that rotates the workpiece setting surface so that the XY plane rotated by the coordinate rotating unit and the workpiece setting surface are parallel to each other.
前記座標回転部にて回転された前記XY平面と前記ワーク設置面とが平行になるように前記ワーク設置面を位置決めするナチュラルクランプ治具をさらに有することを特徴とする工作機械。 The machine tool according to any one of claims 1 to 6,
A machine tool, further comprising a natural clamp jig for positioning the workpiece installation surface so that the XY plane rotated by the coordinate rotation unit and the workpiece installation surface are parallel to each other.
前記工具の径は、前記ワークの短手寸法よりも小径であることを特徴とする工作機械。 The machine tool according to any one of claims 1 to 8,
The machine tool according to claim 1, wherein a diameter of the tool is smaller than a short dimension of the workpiece.
前記主軸のうち、前記テーブルに対向する位置に設置された少なくとも1つの接触子を、前記主軸の少なくとも1つの位相で同一点に位置決めした上で、前記接触子の位置を計測する処理を少なくとも2回実施して得られた複数の計測値を記憶する計測値記憶ステップと、
記憶された前記複数の前記計測値に基づいて、平面加工の前記XY平面に対する前記主軸の傾斜角を算出する主軸傾斜角算出ステップと、
算出された前記主軸の傾斜角に基づいて、前記XY平面を、X軸周り及びY軸周りのうち、少なくともいずれか一方の軸周りに回転させて、前記XY平面の少なくとも他方向(Y方向)と前記主軸とを直交させる座標回転ステップと、を有し、
前記座標回転ステップにて回転された前記XY平面上で、前記ワークの平面を加工することを特徴とするワーク平面加工方法。 A table having a workpiece setting surface to which the workpiece is fixed; and a spindle to which a tool for plane machining the workpiece placed on the table along one direction (X direction) in the XY plane of plane machining; When machining the workpiece using the tool, a workpiece plane machining method for machining so that a projected area of the tool partially overlaps the plane of the workpiece,
At least two processes of measuring the position of the contact after positioning at least one contact placed at a position facing the table among the spindles at the same point in at least one phase of the spindle. A measurement value storing step for storing a plurality of measurement values obtained by performing the measurement,
Based on the stored plurality of said measured values, and the spindle inclination angle calculation step of calculating an inclination angle of the main shaft with respect to the XY plane of flattening,
Based on the calculated inclination angle of the main axis, the XY plane is rotated around at least one of the X axis and the Y axis, and at least the other direction (Y direction) of the XY plane. And a coordinate rotation step for making the principal axis orthogonal to each other ,
A workpiece plane machining method, wherein a plane of the workpiece is machined on the XY plane rotated in the coordinate rotation step.
前記計測値記憶ステップは、1つの前記接触子を、前記主軸の2以上の異なる位相でそれぞれ同一点に位置決めして得られた複数の計測値を記憶することを特徴とするワーク平面加工方法。 In the work plane processing method according to claim 10,
In the measured value storing step, a plurality of measured values obtained by positioning one contactor at the same point at two or more different phases of the spindle are stored.
前記主軸に複数の前記接触子が設置され、
前記計測値記憶ステップは、複数の前記接触子を、それぞれ前記主軸の1つの位相で同一点に位置決めした上で、複数の前記接触子の各位置を計測する処理を実施して得られた複数の計測値を記憶し、
前記主軸傾斜角算出ステップは、前記複数の計測値に基づいて、前記XY平面の少なくとも他方向に関する前記主軸の傾斜角を求めることを特徴とするワーク平面加工方法。 In the work plane processing method according to claim 10,
A plurality of the contacts are installed on the main shaft,
The measurement value storage step includes a plurality of contact points obtained by performing a process of measuring each position of the plurality of contactors after positioning the plurality of contactors at the same point with one phase of the main shaft. Memorize the measured value of
The main spindle inclination angle calculating step calculates an inclination angle of the main spindle in at least another direction of the XY plane based on the plurality of measurement values.
前記接触子は、前記工具のうち、前記テーブルに対向する位置に設置されたチップであり、
前記計測値記憶ステップは、前記テーブルに固定された刃先位置測定手段を用いて、前記チップの刃先を位置決めした上で、前記刃先の位置を計測する処理を少なくとも2回実施して得られた複数の計測値を記憶することを特徴とするワーク平面加工方法。 In the work plane processing method according to any one of claims 10 to 12,
The contact is a tip installed at a position facing the table among the tools,
The measurement value storing step is obtained by performing the process of measuring the position of the cutting edge at least twice after positioning the cutting edge of the chip using the cutting edge position measuring means fixed to the table. A workpiece plane machining method characterized by memorizing measured values.
前記接触子は、前記主軸のうち、前記テーブルに対向する位置に設置されたタッチプローブの測定子であり、
前記測定子は、前記主軸の中心軸から前記テーブルのX方向又はY方向に偏位していることを特徴とするワーク平面加工方法。 In the work plane processing method according to any one of claims 10 to 12,
The contact is a probe of a touch probe installed at a position facing the table in the main shaft,
The workpiece flattening method according to claim 1, wherein the measuring element is displaced in a X direction or a Y direction of the table from a central axis of the main axis.
前記工具の径は、前記ワークの短手寸法よりも小径であることを特徴とするワーク平面加工方法。 In the work plane processing method according to any one of claims 10 to 14,
The work plane processing method, wherein the diameter of the tool is smaller than the short dimension of the work.
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